Jak poprawić konsystencję baterii litowych?
Nowe pojazdy energetyczne stają się coraz bardziej popularne. Gdy baterie litowe są używane jako źródło zasilania pojazdów elektrycznych, ze względu na wymagania dużej mocy i dużej pojemności, pojedyncze baterie litowo-jonowe nie mogą spełnić wymagań, dlatego baterie litowo-jonowe muszą być połączone szeregowo i równolegle. Używany w połączeniu.
Jednak niespójność między pojedynczymi ogniwami często powoduje problemy, takie jak nadmierny spadek pojemności i krótki czas życia akumulatora podczas cyklu. Wybór do grupowania akumulatorów o możliwie stałej wydajności ma ogromne znaczenie dla promocji i stosowania akumulatorów litowo-jonowych w akumulatorach zasilających. Teraz wykonaj prostą analizę kilku aspektów:
1 Analiza niezgodności
1.1 Definicja niezgodności Niespójność pakietu akumulatorów litowo-jonowych odnosi się do pewnej różnicy parametrów, takich jak napięcie, pojemność, rezystancja wewnętrzna, żywotność, wpływ temperatury i szybkość samorozładowania po pojedynczych ogniwach o tej samej specyfikacji i formie modelu pakiet baterii. Po wyprodukowaniu pojedynczej baterii istnieje pewna różnica w samej początkowej wydajności. W przypadku korzystania z baterii te różnice w wydajności nadal się kumulują. Jednocześnie, ponieważ środowisko użytkowania każdej pojedynczej baterii w zestawie baterii nie jest dokładnie takie samo, powoduje to również stopniowe powiększanie się niespójności pojedynczej baterii, przyspieszając w ten sposób degradację wydajności baterii i ostatecznie powodując zawodzi przedwcześnie. 1.2 Niezgodność działania Niespójność akumulatorów litowo-jonowych przejawia się głównie w dwóch aspektach: różnicy w parametrach wydajności ogniw akumulatora (pojemność akumulatora, rezystancja wewnętrzna i szybkość samorozładowania itp.) oraz różnica w stanie naładowania akumulatora (SOC ). Dai Haifeng i in. stwierdzili, że rozkład różnicy pojemności między ogniwami akumulatora jest zbliżony do rozkładu Weira, a rozrzut rezystancji wewnętrznej jest bardziej znaczący niż rezystancji wewnętrznej, a rezystancja wewnętrzna tej samej partii akumulatorów generalnie spełnia prawo rozkładu normalnego , samorozładowanie Wskaźnik również przedstawia w przybliżeniu rozkład normalny. SOC charakteryzuje stan naładowania akumulatora, który jest stosunkiem pozostałej pojemności akumulatora do pojemności znamionowej. Jie Jing i in. Uważam, że ze względu na niespójność baterii szybkość zanikania pojemności baterii jest inna, co powoduje różnicę w maksymalnej pojemności użytkowej między bateriami. Szybkość zmiany SOC akumulatora o małej pojemności jest szybsza niż akumulatora o dużej pojemności, a napięcie odcięcia jest osiągane szybciej podczas ładowania i rozładowywania.
1.3 Przyczyny niezgodności Istnieje wiele przyczyn niezgodności akumulatorów litowo-jonowych, głównie w procesie produkcji i użytkowania. Każdy aspekt procesu produkcyjnego, taki jak jednorodność zawiesiny podczas dozowania, kontrola gęstości powierzchniowej i napięcia powierzchniowego podczas powlekania itp., powoduje różnicę w wydajności pojedynczego ogniwa. Luo Yu i in. zbadali wpływ produkcji i procesów produkcyjnych akumulatorów litowo-jonowych na ich spójność, a także skupili się na wpływie procesu produkcji akumulatorów litowo-jonowych z systemem wiążącym na bazie wody na ich spójność. Xie Jiao i inni uważają, że podczas użytkowania akumulatora sposób połączenia, elementy konstrukcyjne/urządzenia, warunki pracy i środowisko będą miały wpływ na spójność akumulatora. Ponieważ energia zużywana przez każdy punkt połączenia jest niespójna, wydajność i szybkość starzenia każdego komponentu lub konstrukcji są również niespójne, więc wpływ na akumulator jest również niespójny. Ponadto, ze względu na różne umiejscowienie każdego pojedynczego ogniwa w akumulatorze, inną temperaturę i różne pogorszenie wydajności, spotęgują one niespójność pojedynczego ogniwa.
2 sposoby na poprawę spójności baterii
2.1 Kontrola procesu produkcyjnego Kontrola procesu produkcyjnego prowadzona jest głównie z dwóch aspektów: surowców i procesów produkcyjnych. Jeśli chodzi o surowce, spróbuj wybrać tę samą partię surowców, aby zapewnić spójność wielkości cząstek i wydajności surowców. W procesie produkcyjnym cały proces produkcyjny musi być ściśle kontrolowany, na przykład zapewniając, że zawiesina jest równomiernie mieszana i nie jest umieszczana przez długi czas, kontrolując prędkość maszyny do powlekania, aby zapewnić grubość i jednolitość powłoki, wygląd nabiegunnika oraz ważenia i klasyfikacji. Kontroli objętości wtrysku, formowania, separacji objętości, warunków przechowywania itp. Luo Yu określił kluczowe procesy, które mają istotny wpływ na konsystencję akumulatorów litowo-jonowych poprzez badania nad technologią przygotowania akumulatorów litowo-jonowych, w tym dozowania mieszanie, powlekanie, walcowanie, nawijanie/laminowanie, wtryskiwanie i formowanie cieczy. Prowadzone są również dogłębne badania i analizy zależności pomiędzy kluczowymi parametrami procesu a wydajnością baterii.
2.2 Kontrola procesu konfiguracji
Kontrola procesu montażu dotyczy głównie sortowania akumulatorów. Zestaw akumulatorów przyjmuje akumulatory o jednolitych specyfikacjach i modelach, a napięcie, pojemność, rezystancję wewnętrzną itp. akumulatorów należy zmierzyć, aby zapewnić spójność początkowej wydajności akumulatorów. Poprzez badania Xu Haitao i in. Stwierdzono, że po złożeniu pakietu akumulatorów różnica napięć pojedynczych ogniw jest ważnym czynnikiem wpływającym na spójność pojedynczych ogniw na końcu ładowania i rozładowania pakietu akumulatorów. Różnica w rezystancji wewnętrznej poszczególnych ogniw powoduje ładowanie pakietu akumulatorów Podczas procesu rozładowywania platforma napięciowa każdego pojedynczego akumulatora jest zupełnie inna. Wang Linxia i inni przeanalizowali niespójność pojedynczych ogniw w szeregowo-równoległych zestawach akumulatorów litowo-jonowych i przeanalizowali główne czynniki wpływające na równoległe zestawy akumulatorów. Stopień oddziaływania akumulatora stanowi niezbędną podstawę dla zmontowanego akumulatora. Chen Ping i in. zbadali wpływ szybkości rozładowania na spójność konfiguracji baterii i stwierdzili, że wraz ze wzrostem szybkości rozładowania niespójność baterii została wzmocniona, osiągając efekt eliminacji złych baterii.
2.3 Kontrola procesu użytkowania i konserwacji w celu monitorowania baterii w czasie rzeczywistym. Konsystencja baterii jest sprawdzana podczas montażu baterii, co może zapewnić spójność baterii w początkowej fazie użytkowania. Akumulator jest monitorowany w czasie rzeczywistym podczas użytkowania, a problemy ze spójnością podczas użytkowania można zaobserwować w czasie rzeczywistym. Jednak gdy konsystencja jest słaba, obwód monitorujący odetnie obwód ładowania i rozładowania, a wydajność zostanie zmniejszona. Należy znaleźć równowagę między tymi dwoma. Akumulator o ekstremalnych parametrach można również dostosować lub wymienić w czasie poprzez monitorowanie w czasie rzeczywistym, aby zapewnić, że niespójność zestawu akumulatorów nie zwiększy się z czasem. Wprowadź zrównoważony system zarządzania. Zastosuj odpowiednią strategię wyrównania i obwód wyrównawczy, aby inteligentnie zarządzać baterią. Obecne wspólne strategie bilansowania obejmują strategię bilansowania opartą na napięciu zewnętrznym, strategię bilansowania opartą na SOC oraz strategię bilansowania opartą na mocy. Obwód wyrównawczy można podzielić na wyrównanie pasywne i wyrównanie aktywne w zależności od sposobu zużycia energii. Wśród nich aktywna korekcja może realizować bezstratny przepływ energii między bateriami, co jest gorącym tematem badań w kraju i za granicą. Powszechnie stosowane metody aktywnego równoważenia obejmują metodę obejścia akumulatora, metodę przełączanych kondensatorów, metodę przełączanej indukcyjności i metodę konwersji DC/DC.
Zarządzanie temperaturą baterii. Oprócz utrzymywania temperatury roboczej akumulatora w optymalnym zakresie, zarządzanie temperaturą akumulatora powinno również dążyć do zapewnienia spójności warunków temperaturowych między akumulatorami, aby skutecznie zapewnić spójność wydajności między akumulatorami. Używaj rozsądnych strategii kontroli. Jeśli pozwala na to moc wyjściowa, staraj się zmniejszyć głębokość rozładowania akumulatora, jednocześnie unikając przeładowania akumulatora, co może wydłużyć żywotność akumulatora. Wzmocnij konserwację akumulatorów. W regularnych odstępach czasu należy przeprowadzać ładowanie konserwacyjne niskim prądem i zwracać uwagę na czyszczenie.
3 Metoda montażu baterii litowo-jonowej;
3.1 Metoda dopasowania napięcia Metodę dopasowania napięcia można podzielić na metodę statycznego dopasowania napięcia i metodę dynamicznego dopasowania napięcia. Metoda statycznego dopasowania napięcia jest również nazywana metodą dopasowania bez obciążenia. Nie przenosi obciążenia i uwzględnia tylko samą baterię. Mierzy szybkość samorozładowania w stanie pełnego naładowania wybranej pojedynczej baterii po dziesiątkach dni postoju i różnych okresach przechowywania w stanie pełnego naładowania. Napięcie obwodu otwartego wewnętrznej baterii, ta metoda jest najprostszą operacją, ale nie jest dokładna. Metoda dynamicznego dopasowania napięcia bada sytuację napięcia z obciążeniem, ale nie uwzględnia takich czynników, jak zmiany obciążenia, więc nie jest dokładna.
3.2 Metoda statycznego dopasowania pojemności ładuje i rozładowuje akumulator w określonych warunkach, oblicza pojemność na podstawie prądu rozładowania i czasu rozładowania i dopasowuje akumulator zgodnie z pojemnością. Ta metoda jest prosta i łatwa do wdrożenia, ale może odzwierciedlać tylko to, że bateria ma taką samą pojemność w określonych warunkach i nie może wyjaśnić pełnej charakterystyki pracy baterii i ma pewne ograniczenia.
3.3 Metoda dopasowania rezystancji wewnętrznej uwzględnia głównie rezystancję wewnętrzną pojedynczej baterii. Ta metoda może zapewnić szybki pomiar, ale ponieważ rezystancja wewnętrzna baterii zmienia się wraz z procesem rozładowania, trudno jest dokładnie określić rezystancję wewnętrzną.
3.4 Metoda dopasowania wieloparametrowego jednocześnie uwzględnia pojemność, rezystancję wewnętrzną, napięcie, szybkość samorozładowania i inne warunki zewnętrzne w celu kompleksowej oceny akumulatora i może uporządkować pakiet akumulatorów z lepszą spójnością. Założeniem tej metody jest jednak to, że sortowanie jednoparametrowe musi być dokładne i czasochłonne.
3.5 Metoda dynamicznego grupowania charakterystyk Metoda dynamicznego grupowania charakterystyk wykorzystuje krzywą charakterystyki ładowania i rozładowania akumulatora do sortowania akumulatorów do grupowania. Krzywa ładowania-rozładowania może odzwierciedlać większość cech akumulatora, a zastosowanie metody dynamicznego dopasowywania charakterystyk może zapewnić spójność różnych wskaźników wydajności akumulatora. Istnieje wiele danych w metodzie dynamicznego dopasowywania charakterystyk, która jest zwykle realizowana przy współpracy programów komputerowych. Ponadto metoda ta zmniejsza stopień wykorzystania pakietu akumulatorów, co nie sprzyja obniżeniu kosztów składu akumulatora. Trudnym punktem w jej realizacji jest również wyznaczenie krzywej wzorcowej lub krzywej odniesienia. 4. Wniosek
Powodem niespójności baterii jest głównie produkcja i użytkowanie baterii.
Środki mające na celu poprawę spójności baterii obejmują głównie następujące trzy aspekty:
1. Ściśle kontroluj proces produkcyjny z dwóch aspektów surowców i technologii produkcji;
2. Użyj bardziej naukowej metody sortowania i spróbuj wybrać baterie o tej samej początkowej wydajności do grupowania;
3. W procesie użytkowania i konserwacji baterii monitoruj baterię w czasie rzeczywistym, wprowadź zrównoważony system zarządzania, przyjmij rozsądną strategię kontroli, przeprowadź zarządzanie termiczne baterią i wzmocnij konserwację baterii.
